тема: микроклимат производственнаых помещений

Лекция №2

1. Понятие о микроклимате производственного помещения. Терморегуляция.

2. Влияние параметров микроклимата на здоровье и работоспособность человека.

3. Принципы нормирования микроклимата

4. Предупреждение воздействия неблагоприятных микроклиматических условий на организм работающих.

Среди множества факторов условий труда, воздействующих на организм человека, первое место должно быть закреплено за микроклиматом, обязательным фактором любого технологического процесса.

К метеорологическим условиям, определяющим микроклимат производственных помещений, относятся температура воздуха, ⁰С; его относительная влажность, %; подвижность воздуха на рабочем месте, м/с; тепловое излучение, Вт/м².

Если рабочее место находится на открытой площадке, то метеоусловия определяются климатическим поясом и сезоном года.

Параметры метеорологических условий производственной среды влияют на тепловое самочувствие человека, поскольку от них зависит теплоотдача человека в окружающую среду. Параметры микроклимата могут изменяться, но температура тела человека должна сохраняться постоянной.

При этом, помимо параметров микроклимата, на постоянство температуры тела человека влияет и вторая составляющая – образование теплоты с последующей отдачей в окружающую среду в процессе жизнедеятельности человека: теплопродукция. Она зависит от степени физического напряжения и составляет 85 Дж/с в состоянии покоя и до 500 Дж/с при тяжелой работе (или от 75 до 400 ккал/ч). В том числе до 150 ккал/ч (172 Дж/с) – при легкой физической работе; от 150 до 250 ккал/ч (172-293 Дж/с) – при работе средней тяжести и свыше 250 ккал/ч (293 Дж/с) – при тяжелой физической работе.

Физиологический механизм, с помощью которого поддерживается тепловой гомеостаз – относительное динамическое постоянство температуры (36,5⁰С) при различных метеорологических условиях и разной степени тяжести выполняемой работы - носит название терморегуляции (химической и физической).

Химическая терморегуляция заключается в изменении интенсивности происходящих в организме окислительных процессов. Примером тому является непроизвольная мышечная дрожь, возникающая при сильном охлаждении организма и сопровождающаяся повышением выделения теплоты до 125-200 Дж/с.

Физическая терморегуляция осуществляется за счет изменения теплообмена организма человека с окружающей средой. В этом процессе принимают участие такие физиологические механизмы организм, как изменение интенсивности кровообращения, перераспределение крови между внутренними органами и кожей и изменение интенсивности потоотделения.

Теплообмен между человеком и окружающей средой осуществляется:

— конвекцией в результате омывания тела воздухом, Q _к;

— теплопроводностью тканей одежды, Q_т (ею можно пренебречь ввиду относительно малой величины);

— излучением на окружающие поверхности, Q_и;

— испарением влаги потовыми железами Q_п и через легкие Q_л (включая нагревание пищи и воздуха).

Экспериментально установлено, что оптимальный обмен веществ в организме (и соответственно, максимальная производительность труда) имеют место, если составляющие процесса теплоотдачи находятся в следующих пределах:

Q_к + Q_т ~ 31 %, Q_и ~ 45%, Q_п ~ 20%, Q_л ~ 5 %.

Т.е. основная роль в теплообмене человеческого организма принадлежит коже, кожному покрову – до 90%.

Такой баланс характеризует отсутствие напряженности системы терморегуляции, а параметры микроклимата, обусловливающие такой баланс, считаются комфортными или оптимальными.

Оптимальные параметры микроклимата в производственных условиях обеспечиваются системами кондиционирования воздуха.

Допустимые – это такие сочетания, которые вызывают напряжение терморегуляции, не выходящее за пределы физиологических приспособительных возможностей, и быстро нормализуемое.

В большинстве случаев в производственных условиях мы встречаемся с комплексами метеорологических условий, характеризуемыми как:

— нагревающий микроклимат;

— охлаждающий микроклимат;

— попеременно нагревающий и охлаждающий микроклимат;

— умеренного термического действия микроклимат (большинство цехов типа механосборочных).

Нагревающий микроклимат – сочетание параметров микроклимата, при котором имеет место нарушение теплообмена человека с окружающей средой, выражающееся в накоплении тепла в организме выше верхней границы оптимальной величины (0,87 кДж/кг) и/или увеличении доли потерь тепла испарением пота (30%) в общей структуре теплового баланса, появлении общих или локальных дискомфортных ощущений (слегка тепло, тепло, жарко).

Охлаждающий микроклимат – сочетание параметров микроклимата, при котором имеет место изменение теплообмена организма, приводящее к образованию общего или локального дефицита тепла в организме (<0,87 кДж/кг) в результате снижения температуры «ядра» и/или «оболочки» тела (температура «ядра» и «оболочки» тела – соответственно температура глубоких и поверхностных слоев тканей организма).

Температура воздуха – степень его нагретости, выдерживается в градусах С⁰. Высокая температура воздуха наблюдается в помещениях, где технологические процессы сопровождения значительными тепловыделениями.

К горячим цехам относятся помещения, в которых тепловыделения превышают 23 Вт/м³. В таких цехах на долю инфракрасной радиации от нагретых поверхностей приходится 2/3 выделяемой теплоты и только 1/3 - на конвекционную теплоту нагретого воздуха. К таким цехам относятся турбинные, кузнечные, литейные и некоторые другие цеха.

Низкая температура воздуха поддерживается специально в некоторых производственных помещениях, например в холодильниках; может наблюдаться в неотапливаемых помещениях в холодный период года и при выполнении работ на открытом воздухе, на территории.

При температуре 15-25⁰С теплопродукция находится в зоне нормы.

Относительная влажность воздуха – это процентное отношение абсолютной влажности (г/м³) к максимальной (г/м³), или, по-другому, к его влагоемкости.

В=А/М(100%),

где А – абсолютная влажность;

М – максимальная влажность воздуха при данной температуре.

Физиологически оптимальная влажность – 40-60%.

Скорость движения воздуха (подвижность) измеряется в м/с. Создается в результате разности температур на смежных участках помещения, проникновения холодных потоков воздуха через неплотности ограждений, при работе вентиляции и т.д.

Среди перечисленных параметров микроклимата определяющее значение для теплового самочувствия человека имеет температура воздуха. Высокая температура воздуха способствует быстрой утомляемости работающего, может привести к перегреванию организма и профзаболеванию. Низкая температура воздуха может вызвать местное или общее охлаждение организма, стать причиной простудного заболевания или обморожения.

Сопутствующие температуре воздуха параметра микроклимата – относительная влажность и скорость движения воздуха – могут усугубить или, наоборот, ослабить неблагоприятный эффект от действия температурного фактора.

Низкая относительная влажность воздуха, не ниже 30% относительной влажности, благоприятна как в условиях повышенных, так и пониженных температур. В первом случае не тормозится механизм потоотделения: пот, испаряясь с поверхности кожи, снимает избыточное тепло, т.к. на испарение 1г воды организм расходует 0,6 ккал тепла.

Во втором случае потери тепла минимальны, т.к. сухой воздух, как и одежда, обладает меньшей теплопроводностью.

Снижение относительной влажности воздуха менее 30% относительной влажности ведет к высушиванию слизистых оболочек, особенно полости носа, неприятным ощущениям и носовым кровотечениям.

Высокая относительная влажность воздуха неблагоприятна как при повышенных, так и при пониженных температурах. В первом случае тормозится теплоотдача тепла испарением, во втором – ускоряется потеря тепла организмом вследствие повышенной теплопроводности влажного воздуха и увлажненной одежды.

Подвижность воздуха чувствуется уже при скорости его движения ~ 0,1 м/с. Легкое движение воздуха при нормальной температуре способствует комфортности, сдувая обволакивающий человека насыщенный парами влаги и перегретый воздух. Повышение подвижности воздуха благоприятно при высокой температуре до тех пор, пока существует перепад температур между температурой воздуха и кожи: температура кожи ~ 33-35⁰С. Повышенная скорость движения воздуха, особенно в условиях низких температур, вызывает увеличение теплопотерь конвекцией и испарением и ведет к переохлаждению организма.

Тепловое (инфракрасное) излучение (Вт/м²) – это потоки лучистой энергии с длиной волны 0,78-1,4мкм. Оно свойственно всем нагретым телам и является одним из составляющих параметров микроклимата горячих цехов (прокатные, литейные). При помещении в организме этот диапазон ИКИ (ИКИ-А) вызывает тепловой эффект, вызывая повышение температуры и образование биологически активных веществ.

При отклонении параметров микроклимата от оптимальных значений процессы терморегуляции, происходящие в организме человека, начинают испытывать напряжение, то может приводить к заболеваниям и снижению работоспособности.

В условиях нагревающего микроклимата при t>30⁰С при большом притоке лучистого тепла в связи уменьшением возможности теплоотдачи конвекцией и излучением, основным механизмом, поддерживающим тепловой баланс, остается испарение. На испарение 1 г воды требуется 0,6 ккал тепла. Поэтому организм человека теряет до 8 –10 л пота за смену. Развивающиеся при этом иногда нарушения водно-солевого обмена получило название судорожной болезни. Симптомы: боли в мышцах, тонические судороги. Чтобы избежать обезвоживания, рекомендуется в горячих цехах оборудовать пункты раздачи подсоленой газированной воды.

Вода должна содержать 0,5 % раствор NaCl, т.к. вместе с потом организм теряет соли (хлориды).

Облегчает ситуацию повышение скорости движения воздуха в рабочей зоне (воздушное душирование).

Усугубляет ситуацию повышенная относительная влажность воздуха. В этих условиях исключается последний остающийся механизм теплоотдачи - испарение. Пот не испаряется, а стекает; это так называемый проливной пот. Накопление теплоты в организме ведет к гипертермии и её заключительной стадии – тепловому удару. Симптомы: потеря сознания, бледность, частый нитевидный пульс, высокая температура тела. Предельная температура тела + 43 ⁰ С.

При длительном воздействии перегревания может развиться катаракта.

В условиях охлаждающего микроклимата, особенно при высокой влажности и подвижности воздуха, наступает переохлаждение организма человека - гипотермия. Для поддержания теплового баланса используется организмом такие механизмы, как снижение скорости кровотока через сосуды кожи (сужение сосудов кожи) и уменьшение таким образом теплоотдачи конвекцией и излучением. Повышение теплопродукции выражается в виде непроизвольной дрожи мышц, «гусиной кожи». Результатом воздействия низких температур являются холодовые травмы (обморожение и смерть), простудные заболевания (ОРЗ, миозиты, невриты, радикулиты и т. д)

Минимальная температура внутренних органов, которую выдерживает человек: +25 ⁰ С.

Пограничные температуры опасной для человека температурной зоны: +8; +40⁰ С.

От теплового самочувствия человека зависит его работоспособность. С повышением температуры (выше 25⁰ С, 26⁰ С, 30⁰ С.) работоспособность человека начинает падать. Так в машиностроении повышение температуры с 26 до 29, 4⁰ С привело к снижению производительности труда на 13%, а с 26 до 33,6 ⁰ С на 35%. Считается, что каждый потерянный с потом литр жидкости (свыше нормы) снижает производительность труда на 2,5%. Отклонения параметров температурной среды от комфортных значений на 2-5⁰С считается допустимыми, т.к. не оказывают влияния на здоровье человека, а лишь уменьшают производительность его деятельности.

При воздействии теплового излучения (ИКИ) наиболее поражаемые органы – кожный покров и органы зрения. При остром поражении возможны ожоги, резкое расширение капилляров и покраснение кожи. Со стороны органов зрения – ожоги конъюнктивы, роговицы, передней камеры глаза с последующим рубцеванием (бельмо); возможны и ожоги сетчатки. При хроническом облучении может появиться стойкая пигментация кожи, возможно образование катаракты.

Биохимические сдвиги, возникающие в организме под воздействием ИКИ, проявляются в виде общего действия: изменение функционального состояния центральной нервной системы, изменение обменных процессов в сердечной мышце, изменение водно-электролитического баланса, функций желудка, поджелудочной железы, верхних дыхательных путей. Не исключается мутагенный эффект облучения. Развиваются адаптационные процессы.

Гигиеническое нормирование микроклимата приведено в ГОСТ 12.1.005-88 ССБТ «Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны». Оценка и классификация условий труда при аттестации рабочих мест должна опираться дополнительно на СанПиН 2.2.4.548-99 «Гигиенические требования к микроклимату производственных помещений» В приведённых нормативных документах нормируется диапазон минимальных и максимальных значений температуры, относительной влажности и скорости движения воздуха, допустимый период температур по вертикали (3–6⁰С), предельная температура нагретых поверхностей (45⁰С), а в «Санитарных нормах» нормируется и температура поверхностей ограждающих конструкций.

Выкопировка из ГОСТ 12.1.005-88 - см в табл.1.

Нормирование параметров микроклимата дифференцировано в зависимости от следующих условий:

а) Постоянства или непостоянства рабочих мест. На всю рабочую зону распространяются оптимальные показатели микроклимата. Допустимые показатели устанавливаются дифференцировано для постоянных и непостоянных рабочих мест в случаях, когда по технологическим требованиям, техническим и экономическим причинам не обеспечиваются оптимальные нормы. Постоянным считается рабочее место, на котором работающий проводит не менее 50% смены или 2 и более часов непрерывно. В кабинах и на пультах управления, в залах ВТ и др. помещениях при выполнении работ операторского типа, связанных с нервно- эмоциональным напряжением, должны соблюдаться оптимальные величины температуры воздуха -22- 24 ⁰С, его относительной влажности 60 - 40 % и скорости движения воздуха не более 0,1 м/с.

Под оптимальными микроклиматическими условиями понимаются такие сочетания параметров микроклимата, которые при длительном и систематическом воздействии на человека обеспечивают сохранение нормального теплового состояния его организма без напряжения механизмов терморегуляции. Они обеспечивают состояние теплового комфорта и создают предпосылки для высокого уровня работоспособности.

Допустимые микроклиматические условия представляют собой сочетание показателей микроклимата, которые при длительном и систематическом воздействии на человека могут вызвать преходящие и быстро нормализующиеся изменения теплового состояния организма, сопровождающиеся напряжением механизмов терморегуляции, не выходящих за пределы физиологических приспособительных возможностей. При этом не возникает ухудшения или нарушения состояния здоровья, но могут наблюдаться дискомфортные теплоощущения, ухудшение самочувствия и снижение работоспособности.

б) Времени года, имея в виду два периода: холодный со среднесуточной температурой наружного воздуха + 10⁰ С и ниже и теплый;

в) Физической тяжести выполняемой работы. По физической тяжести все работы подразделяются на 3 категории и 5 подгрупп, исходя из энергозатрат, Вт/ м² , в том числе:

I _{а –} до 139; I _б - до 174; II_а – до 262; II_б – до 290; III> 290,Вт/ м²;

Методика определения степени физической тяжести работы приведена в упомянутом документе – СанПиН 2.2.4.548-99.

Интенсивность теплового облучения работающих от нагретых поверхностей технологического оборудования, осветительных приборов, инсоляция на постоянных и непостоянных рабочих местах не должна превышать:

· 35 Вт/ м² при облучении 50% поверхности тела и более;

· 70 Вт/ м² при величине облучаемой поверхности от 25 до 50 %;

· 100 Вт/м ² при облучении не более 25 % от поверхности тела.

Интенсивность теплового облучения от открытых источников не должна превышать 140 Вт/ м ² на менее чем 25% поверхности тела при обязательном применении СИЗ, в том числе для лица и глаз.

При наличии теплового облучения температура воздуха на постоянных рабочих местах не должна превышать указанные в основной таблице верхние границы оптимальных значений для теплого периода года, на непостоянных рабочих местах - верхние границы допустимых значений для постоянных рабочих мест.

Оптимальные и допустимые нормы параметров микроклимата в рабочей зоне производственных помещений

Таблица 1

Период года	Категория работ	Температура, ^0С	Относительная влажность, %	Скорость движения, м/с
Оптимальная	допустимая	оптимальная	допустимая на рабочих местах постоянных и непостоянных, не более	оптимальная	допустимая на рабочих местах постоянных и непостоянных *
верхняя граница	нижняя граница
на рабочих местах
постоянных	непостоянных	постоянных	непостоянных
Холодный	Легкая Iа	22-24					40-60		0,1	≤0,1
Легкая Iб	21-23					40-60		0,1	≤0,2
Средней тяжести II а	18-20					40-60		0,2	≤0,3
Средней тяжести II б	17-19					40-60		0,2	≤0,4
Тяжелая III	16-18					40-60		0,3	≤0,5
Теплый	Легкая Iа	23-25					40-60	(при 28^0С)	0,1	0,1-0,2
Легкая Iб	22-24					40-60	(при 27^0С)	0,2	0,1-0,3
Средней тяжести II а	21-23					40-60	(при 26^0С)	0,3	0,2-0,4
Средней тяжести II б	20-22					40-60	(при 25^0С)	0,3	0,2-0,5
Тяжелая III	18-20					40-60	(при 24^0С и ниже)	0,4	0,2-0,6

* Большая скорость движения воздуха в теплый период года соответствует максимальной температуре воздуха, меньшая – минимальной температуре воздуха. Дя промежуточных величин температуры воздуха скорость его движения допускается определять интерполяцией; при минимальной температуре воздуха скорость его движения может приниматься также ниже 0,1 м/с – при легкой работе и ниже 0,2 м/с – при работе средней тяжести и тяжелой.

«Гигиенические требования к микроклимату производственный помещений» СанПиН II 2.2.548–96 предназначены для использования их при классификации условий труда.

Для большей достоверности оценочных результатов при отнесении условий труда к классу 3.1– 3.4 (вредные) в соответствии с «Гигиеническими критериями оценки и классификации условий труда по показателям вредности и опасности факторов производственной среды, тяжести и напряженности трудового процесса» Р. 2.2.755 –99 введено понятие ТНС-индекса, методика определения энергозатрат по пульсу и поправка на скорость движения воздуха при охлаждающем микроклимате: увеличение нормируемой температуры при превышении определенных пределов скорости движения воздуха.

ТНС – индекс, тепловая нагрузка среды. Учитывает сочетанное действие на человека составляющих микроклимата: температуры, скорости движения, относительной влажности воздуха, интенсивности теплового излучения. А также уровни обменных процессов (метаболизм).

Учитывая вышеизложенное о специфике действия на организм человека параметров микроклимата, ТНС-индекс - наиболее объективный на сегодня показатель для учёта воздействия на организм работающего всего комплекса параметров микроклимата. Приближение к объективности оценки микроклимата первоначально основывалось на определении так называемой эффективной эквивалентной температуры по специальной номограмме.

В гигиенических критериях Р.2.2.013 –96 новый введённый показатель был зашифрован как WBGT - индекс. Этот эмпирический показатель рассчитывался (ется) на основании результатов измерения температуры психрометром и шаровым термометром.

Психрометр, предназначенный для определения температуры и влажности воздуха, имеет два термометра: сухой и, так называемый, влажный, с резервуара которого идет испарение и показания которого в силу этого обычно меньше, чем сухого.

Новый в отечественной практике - это шаровый термометр с резервуаром внутри зачернённого шара.

При замерах вне помещений при солнечной нагрузке и внутри помещений при наличии теплового излучения ТНС – индекс рассчитывается по формуле

ТНС – индекс = 0,7 t _вл + 0,1 t_с + 0,2 t _Ш, где t _вл t_С t_Ш - соответственно температура 3_х названных выше термометров.

При замерах внутри и снаружи помещений в отсутствие теплового и солнечного излучения

ТНС – индекс = 0,7 t_вл + 0,3 t_ш

Определение энергозатрат при экспертизе условий труда для отнесения конкретной работы к определенной категории тяжести в соответствии с “ Гигиеническими критериями” может быть выполнено по формуле:

Q = 4 х ЧСС – 255,

где Q – общие энерготраты, Вт/ м²,

ЧСС - среднесменная частота сердечных сокращений, определяемая как средневзвешенная велечина с учетом времени, затраченного на выполнение различного вида работ и отдых.

В соответствии с Руководством Р 2.2.755-99 «Гигиенические критерии…» классы условий труда по показателю ТНС-индекса (⁰С) для производственных помещений с нагревающим микроклиматом независимо от периода года, открытых территорий в теплый период года представляются следующими:

Таблица 2

Категория работ	Общие энерготраты, Вт/м^2	Класс условий труда
оптимальный	допустимый	Вредный	Опасных (экстремальный)
1 степени	2 степени	3 степени	4 степени
		3.1	3.2	3.3	3.4
I а	68 (58-77)	22,2-26,4	26,5-26,6	26,7-27,4	27,5-28,6	28,7-31,0	>31,0
I б	88(78-97)	21,5-25,8	25,9-26,1	21,2-26,9	27,0-27,9	28,0-30,3	>30,3
II а	113(98-129)	20,5-25,1	25,2-25,5	25,6-26,2	26,3-27,3	27,4-29,9	>29,9
II б	145(130-160)	19,5-23,9	24,0-24,2	24,3-25,0	25,1-26,4	26,5-29,1	>29,1
III	177(161-193)	18,0-21,8	21,9-22,2	22,3-23,4	23,5-25,7	25,8-27,9	>27,9

Предупреждение воздействия дискомфортных метеорологических условий на работающих регламентируется «Санитарными правилами по организации технологических процессов и гигиенические требования к производственному оборудованию» №1042-73 и осуществляется комплексом технологических, санитарно-технических, организационных и медико-профилактических мероприятий.

Профилактические меры по поддержанию теплового равновесия при повышенных температурах окружающей среды и наличии источников тепловыделений (нагревающий микроклимат):

— механизация трудоемких процессов, выполнение которых сопровождается избыточным теплообразованием в организме человека;

— локализация тепловыделений;

— обеспечение герметичности оборудования:

— дистанционное управление теплоизлучающими аппаратами;

— теплоизоляция оборудования, коммуникаций, теплопроводов (до t⁰45⁰С);

— установка теплозащитных и водяных экранов, воздушных завес;

— организация естественной и механической вентиляции;

— организация рационального водо-солевого режима и режима отдыха;

— обеспечение работающих соответствующей спецодеждой.

Защищает от повышенных температур или теплоизлучений;

— воздушное душирование рабочих мест;

— устройство воздушных оазисов;

— рационализация режимов труда и отдыха с предоставлением регламентированных перерывов, продолжительностью 10-15 мин через каждые 45-50 мин, которые работающие должны проводить в т.н. воздушных оазисах с охлажденным воздухом и/или ограждающими поверхностями для восстановления теплового самочувствия.

Короткие частые перерывы более эффективны, чем редкие но продолжительные.

Пр работах на открытом воздухе в условиях жаркого климата (t=25-33⁰С) рекомендуется 15-минутный перерыв после каждых 45 мин работы и разрыв рабочей смены на 4-5 часов на период наиболее жаркого времени суток.

В условиях воздействия инфракрасного излучения в зависимости от его интенсивности для предупреждения опасного общего перегревания и локального повреждения (ожогов) должна быть регламентирована продолжительность периодов непрерывного инфракрасного облучения человека и пауз между ними (например, 350 Вт/м², 20 мин облучения, 8 мин - пауза; 1750 Вт/м², 7 мин облучения, 14 мин пауза).

При отнесении работ к работам в условиях нагревающего микроклимата рекомендуется ограничение времени рабочей смены и стажа работы по сетке:

Класс условий труда	Длительность термической нагрузки за смену, ч	Рекомендуемый стаж, лет
3,1
3,2
3,3
3,4

Рекомендуется принимать на работу лиц не моложе 25 и не старше 40 лет, обладающих тепловой устойчивостью не ниже средней.

В условиях охлаждающего микроклимата должны предусматриваться:

— предупреждение выхолаживания производственного помещения;

— подбор рациональных режимов труда и отдыха;

— использование средств индивидуальной защиты.

Для предупреждения переохлаждения и простудных заболеваний у входа в цеха устраивают воздушные или воздушно-тепловые завесы, а работающим на открытом воздухе выдают теплую спецодежду, предусматривают специальные помещения для обогревания, устанавливают 10…15 минутные перерывы на обогрев через каждые 45…50 минут работы в зависимости от степени жесткости погоды (I-25⁰С; II-30…-25⁰С; III-45…-30⁰С). Наличие скорости движения воздуха до 1 м/с соответствует понижению температуры воздуха на 2⁰С. При температуре воздуха в нашей зоне –30⁰С работы на открытом воздухе прекращаются, а рабочие дни актируются.

Дата добавления: 2015-07-07